PVDF即聚偏氟乙烯，主要應用涂料、塑料、光伏、鋰電等領域，是鋰電池產業鏈不可或缺的關鍵材料之一。


6月27日消息，沙特基礎工業公司（Sabic）研究人員開發一種新型壓電薄膜，該薄膜由聚乙烯（PE）制成，結合了機械柔韌性和卓越的壓電響應。據報道，這種薄膜的性能是市售壓電聚合物如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）的兩倍，被視為高端應用中PVDF的成本效益替代品。


隨著物聯網（IoT）和人工智能（AI）的興起，市場對自供電柔性傳感設備的需求日益增長。這些設備依賴于柔性壓電薄膜來實現其功能。然而，傳統的非有機壓電陶瓷由于其重量大和脆性，以及制造過程中需要高溫來實現所需性能，使得其應用受限。此外，這些材料需要在耐高溫的柔性塑料基板上以薄層形式生產，但此類基板的選擇有限。


盡管商用壓電聚合物可以作為壓電陶瓷的替代品，但由于其較低的壓電性能，應用范圍仍然受限。沙特基礎工業公司推出的新型壓電薄膜，集成了無鉛壓電陶瓷于PE基柔性薄膜中，據稱具有以下優勢：高壓電性能（d33約為45-60 pC/N，g33約為250-350 mV.m/N）；機械柔韌性高達約500%，薄膜厚度在200至300μm之間；生物相容性；以及一個不需要機械拉伸即可展示壓電性的簡單制造工藝。


不少機構和行業人士判斷，2022年PVDF或將成為最緊缺的鋰電材料之一。


1、需求大、擴產難


PVDF在含氟高分子材料家族中主要的特殊性在于:既有C-F鍵也有CH鍵，其中C-F鍵提供結構穩定性，C-H鍵提供可溶解性，使得其易加工。因此PVDF樹脂特別適合用于被溶劑溶解制成涂料、粘性膠液的形態使用，如涂料、鯉電池隔膜涂層、光伏背板涂層、鯉電正極連結劑(與溶劑制成粘性膠液 ).


受鋰電、光伏、風電等新能源需求拉動。PVDF 的傳統下游為涂料，以重防腐工業涂料(化工、船舶、海工)、高端建筑涂料(地標性建筑、機場) 為主。近年來其在鋰電、光伏領域的應用迅速增長。


在涂料中，PVDF 樹脂通常與丙烯酸樹脂等其它種類樹脂按照一定比例搭配使用，用量相對小。并且氟碳涂料屬于高性能工業、建筑涂料，在原材料漲價時，產品價格傳導能力相對較強；在鋰電中，一部新能源汽車動力電池僅需要添加幾公斤 PVDF，占下游成本比重低。


PVDF價格暴漲的原因：


一是下游電池市場需求旺盛。據統計，目前電池級PVDF產能較少，市場供應只能滿足1萬噸左右。而在動力電池端，常規計算，預計今年對PVDF的所需至少達到16800噸，再疊加4680等大尺寸電池、儲能、數碼、電動工具等電池產品的需求，PVDF的缺口進一步加大。


二是擴產難度大。設備與技術方面，與普通PVDF相比，電池級PVDF材料技術壁壘高，對生產設備和技術都有更高的要求，因此只有極少數的廠家能夠保證產品的質量符合標準；擴產周期方面，相比磷酸鐵鋰等材料周期更長，需要2-3年的時間，且大多數擴產的廠家投產時間在2023年以后。


三是原材料供應減少。R142b是PVDF重要的原材料，據悉，根據《蒙特利爾協定書》，目前發達國家已基本停止生產R142b，我國也在不斷削減制冷劑的生產配額。目前國內R142b名義總產能約為15.8萬噸，年產量受到國家嚴格控制，同時其產能擴張受環評等影響，批復建設周期較長。因此多重原因導致R142b供不應求，同樣出現供應緊俏、價格上漲的情況，據悉一年內漲幅高達12倍。


盡管目前為了滿足市場需要，很多企業都在積極擴產，但疊加以上多重因素后，產能緊缺的狀況一時之間仍然無法緩解。


據統計，目前國內PVDF市場僅有10余家生產企業，市場集中度高，前4名企業產能占比達60%。主要布局的企業有聯創股份、深圳新星、巨化股份、永和股份、璞泰來、東岳集團、孚諾林、乳源東陽光、昊華科技以及中化藍天等。這其中，已經有不少產能被提前鎖定，比如寧德時代與聯創股份達成合作，當時保證每年采購華安鋰電池級 PVDF總產量的80%。


除了寧德時代，不少電池企業也開始穩定供應。比如國軒高科親自下場，與川恒股份簽訂《戰略合作框架協議》，在磷系電池材料、氟系電池材料（包括但不限于六氟磷酸鋰及PVDF）等領域展開合作。


值得注意的是，目前很多小型電池廠依舊拿不到PVDF，市場認為，PVDF的情況只是冰山一角，原材料的價格戰會淘汰很多中小電池廠，導致市場份額進一步集中。


2、替代品出現


PVDF目前在兩個領域出現了替代品。


PMMA


PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，俗稱有機玻璃，由MMA單體聚合而成的，廣泛應用于電子電器、導光板、汽車、太陽能電池等領域，價格比PVDF便宜很多，主要可以替換隔膜涂敷用PVDF。目前，不少鋰電龍頭企業紛紛給出正面回應。


璞泰來方面表示，PMMA在涂覆隔膜上有企業在局部使用，包括璞泰來本身也已經有局部一些客戶使用了2年以上時間，相對減少了PVDF的用量。但璞泰來表示在正極材料上還沒有看到企業在明顯的批量使用。


恩捷股份方面表示，公司已經有了替代PVDF的其他粘接劑方案。恩捷計劃嘗試采用PMMA替代PVDF，目前已經得到下游客戶認可，包括寧德時代的認可，其他客戶也在產品驗證過程中。


據了解，目前全球PMMA產能主要集中在頭部企業，分別是羅姆/奇美/三菱/住友/阿科瑪等。國內PMMA產能主要集中在鎮江奇美、南通麗陽、蘇州雙象、萬華化學、羅姆化學、上海涇奇、龍新集團等企業。


芳 綸



與PMMA相似，芳綸主要也是做隔膜涂敷用PVDF的替代品。


資料顯示，芳綸的一致性好且無顆粒，涂層很薄在1μm-2μm 之間，是目前唯一可以單獨涂覆的有機材料，其輕質性是其他材料不具備的，符合隔膜需兼顧安全與輕薄的長期發展趨勢。據市場分析顯示，電池高能量密度迭代下油性有機涂覆需求提升，當前PVDF單平涂覆成本已幾乎追平芳綸，芳綸各項性能均優于PVDF，預計替代PVDF。


目前，部分企業正在探索芳綸的替代情況，而國外企業應用更加成熟。


國外市場上，消息顯示，松下供給特斯拉的NCA電池上已全面使用芳綸，且特斯拉Model S系列裝載的鋰電池已使用芳綸涂布隔膜。


國內市場上，泰和新材曾在投資者互動平臺表示，公司目前芳綸產能在7千噸以上，并有少量芳綸用于鋰電隔膜涂覆。


此外，中石化、藍豐生化、中化國際等企業也有對應的芳綸產能


ZONE


與上面材料不同的是，ZONE可用作鋰電池粘結劑，是由浙江研一新能源科技有限公司（簡稱：研一新能源）推出的新型PI類材料，該系列產品具有4個特點。


ZONE系列粘結劑為非氟類高分子材料，綠色環保，且無擴產制約風險；可實現PVDF全系列替代；耐受性優異（耐酸耐堿耐電解液）、粘結力優異（同樣添加量，相比PVDF提升10倍以上）、安全性能佳（高溫穩定、分解溫度＞500℃）、適用領域廣（可用于正極極耳膠、正極粘結劑、正極鋁箔底涂膠和隔膜粘接膠等）；同時克服了傳統PI材料理論上存在的兩大致命缺陷：即電池性能差（首效低、內阻高）、產品成本高。


目前，研一新能源ZONE系列產品已在浙江研一生產基地順利實現量產，年產膠液（固含量10%）達50000噸。隨著該產品陸續投放市場，將有效緩解PVDF緊缺的局面，填補非氟（F）類正極粘結劑市場空白。


文章來源： 專塑編譯，起點鋰電大數據，新能源用新材料
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來源：賢集網
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